Принцип работы дизеля: Принцип работы и устройство дизельного двигателя

Принцип работы и устройство дизельного двигателя — Рамблер/авто

Конструктивные особенности и эксплуатационные характеристики предопределили страсть или отторжение автомобилистов по отношению к агрегатам на «тяжелом топливе». Так как же работает дизельный двигатель, каково его устройство, принцип работы и преимущества?

Времена, когда автомобиль с дизельными моторами ассоциировались с чадящими и тихоходными, давно остались за поворотом. Каждый автомобилист знает, что транспортное средство с агрегатом на «тяжелом топливе» издает характерные тарахтящие звуки, его выхлоп странно пахнет. Современные моторы награждают своих владельцев умеренным расходом топлива, впечатляющей эластичностью (крутящим моментом, доступным в относительно широком диапазоне оборотов) и иногда ошеломительной динамикой на зависть некоторым бензиновым автомобилям. Но при этом они требовательны к качеству солярки, а ремонт компонентов топливной системы может быть весьма дорогим.

Особенности конструкции

Дизельные двигатели, разумеется, не имеют таких колоссальных отличий как роторно-поршневой двигатель Ванкеля, устройство которого абсолютно не похоже на «анатомию» традиционного ДВС, но у него имеется ряд особенностей, которые проводят между ним и бензиновыми моторами черту.

У дизеля также есть кривошипно-шатунный механизм, но его степень сжатия существенно выше – 19-24 единицы против 9-11 единиц соответственно. Принципиальное отличие дизельного двигателя от бензинового заключается в том, как формируется, воспламеняется и сгорает топливно-воздушная смесь.

У дизельного ДВС отсутствуют свечи зажигания и, соответственно, воспламенение топливно-воздушной смеси происходит от сжатия. При этом, воздух и солярка подаются раздельно. Также следует отметить, что практически ни один современный дизель не обходится без системы наддува, которая используется для повышения рабочих характеристик агрегата. Для оптимизации наддува в максимально широком диапазоне оборотов используются турбонагнетатели с изменяемой геометрией. Дизельный агрегат имеет более высокий коэффициент полезного действия, но он тяжелее, не имеет дроссельную заслонку и выдает больший крутящий момент при низких оборотах, нежели бензиновый ДВС.

Принцип работы дизельного двигателя

Как работает дизельный двигатель и, самое главное, как происходит воспламенение топлива в камере сгорания, если у агрегата данного типа нет свечей зажигания? Сперва воздух поступает в цилиндры. В конце такта сжатия, когда поршень почти достиг верхней мертвой точки, температура воздуха в камере сгорания достигает высоких значений (порядка 700-800 градусов) и затем в цилиндры впрыскивается дизельное топливо, которое воспламеняется самостоятельно, без искрового зажигания. Тем не менее, свечи в дизельном агрегате все-таки есть, но то – свечи накаливания, а не зажигания, которые нагревают камеру сгорания для облегчения запуска двигателя в холодное время.

Они представляет собой спираль (бывают с металлической и керамические), могут быть установлены в вихревой камере или в форкамере (если речь идет об агрегатах с раздельной камерой сгорания) или непосредственно в камере сгорания (если она нераздельная). При включении зажигания свечи накаливания практически мгновенно, за считанные секунды они раскаляются до температур в районе тысячи градусов и нагревают воздух в камере сгорания, облегчая процесс самовоспламенения топливно-воздушной смеси.

Типы дизельных двигателей

Широко распространены моторы с раздельной камерой сгорания – топливо впрыскивается в специальную камеру в головке блока над цилиндром и соединенную с ним каналом, а процесс горения происходит не совсем так как у бензиновых ДВС. В этой вихревой камере поток воздуха интенсивнее закручивается, что способствует более эффективному смесеобразованию и самовоспламенению, которое продолжается в основной камере сгорания. Кстати, дизельные моторы с раздельной камерой сгорания менее шумные из-за того, что применение вихревой камеры снижает интенсивность нарастания давления при самовоспламенении.

У дизелей с неразделенной камерой сгорания процесс самовоспламенения происходит непосредственно в надпоршневом пространстве. Агрегаты данного типа несколько шумнее.

Что такое Common Rail

Common Rail – современная система впрыска топлива, разработанная компанией Bosch и использующая принцип подачи солярки к форсункам от топливной рампы, являющейся аккумулятором высокого давления. Common Rail позволяет сделать агрегат тише, при этом более экономичным и экологичным. Еще одним преимуществом использования общей топливной рампы являются широкие возможности регулировки давления топлива и момента его впрыска, поскольку эти процессы разделены.

Система включает в себя ТНВД (топливный насос высокого давления), пьезоэлектрические форсунки, топливную рампу, регулятор давления топлива и клапан дозирования топлива. Интересно, что на заре своей эволюции дизельные агрегаты имели не в пример более простую топливную аппаратуру с механическими форсунками и несопоставимо более низким давлением солярки на фоне современных систем.

Дитя прогресса

Не так давно дизельные моторы были экологически «грязными» и достаточно слабыми, но с некоторых пор агрегаты данного типа кардинально изменились, а отдельные представители племени достойны спорткаров. К таковым относится рядный шестицилиндровый мотор BMW объемом 3,0 л с четырьмя турбонагнетателями.

Кстати, конструкция этого мотора наглядно демонстрирует собой прогресс агрегатов на «тяжелом топливе». Техношедевр оснащен двумя малоинерционными турбонагнетателями низкого давления и еще двумя высокого, причем один из них вступает в дело за пределами 2500 об/мин. Пьезофорсунки впрыскивают топливо под колоссальным давлением в 2500 бар. На выходе – 400 л.с. и 760 Нм. Интересно, что 450 Нм доступны уже при 1000 об/мин! Вот такие они, современные дизельные двигатели.

специфические особенности, преимущества и недостатки

Дизельные автомобили на наших дорогах – отнюдь не редкость. В странах Западной Европы их и вовсе большинство. Дизельные ДВС имеют ряд преимуществ перед бензиновыми. Но в то же время есть некоторые недостатки. Что собой представляет данный мотор, каковы устройство дизеля и принцип работы? Рассмотрим в нашей сегодняшней статье.

Общее устройство

Данный двигатель имеет такое же устройство, как и бензиновый. Так, здесь присутствует:

• Блок цилиндров.
• Головка.
• Кривошипно-шатунный механизм.

Главным отличием дизеля от бензина является топливная система. Если на последнем подача горючего осуществляется благодаря механическому или погружному насосу, то в дизеле применен ТНВД. Имеются также форсунки, а свечи зажигания отсутствуют.

Нужно также сказать, что нагрузка на рабочие элементы дизельного ДВС выше. Поэтому все его комплектующие являются усиленными.

Обратите внимание, что современные дизельные моторы могут укомплектовываться свечами накаливания. Некоторые путают их со свечами зажигания, но это совсем разные вещи. В дизельных автомобилях они применяются для нагрева холодного воздуха в цилиндрах. Так, осуществляется более легкий запуск ДВС в зимнее время.

Сама система впрыска на современных дизелях является прямой. На старых моторах воспламенение происходило в специальной предкамере. Последняя являет собой небольшую полость над основной камерой сгорания с несколькими отверстиями, через которые попадает кислород.

Особенности

Среди особенностей данного силового агрегата стоит отметить степень сжатия. Они в два раза выше, нежели у бензинового мотора. Ввиду этого дизель имеет особую конструкцию поршней. Днище их определяется типом камеры сгорания. Само днище поршня находится выше относительно верхней плоскости блока цилиндров в ВМТ.

Еще один момент – это способ зажигания. Как мы уже сказали ранее, здесь нет привычных свечей. Но как же воспламеняется топливо? Рабочая смесь зажигается от высокой температуры в камере, которая достигается после сжатия поршнем воздуха.

Принцип работы ТНВД дизеля

Насос высокого давления принимает топливо, которое нагнетается подкачивающим насосом низкого давления из бака. В определенной последовательности ТНВД нагнетает порцию топлива в магистраль форсунки для каждого цилиндра. Эти форсунки могут открываться только при воздействии большого давления в магистрали. При снижении его форсунки закрываются.

Как работает сам дизельный ДВС?

Рассмотрим принцип работы дизельного двигателя. Его суть работы заключается в компрессионном воспламенении горючего в камере при смешивании с разогретым воздухом.

Сама подача смеси выполняется раздельно. Так, сперва нагнетается воздух в цилиндр. Далее поршень начинает двигаться вверх и в положении ВМТ происходит впрыскивание топлива посредством форсунки. В процессе сжатия воздух разогревается до высоких температур (порядка 800 градусов Цельсия). А топливо поступает под давлением в 30 МПа.

Далее происходит самовоспламенение смеси. Это приводит к опусканию поршня вниз. Так, производится рабочий ход – энергия передается на коленчатый вал, а также маховик. После рабочего такта продукты горения выходят посредством выпускных окон при помощи продувки. Затем газы через глушитель попадают в атмосферу. Но на современных моторах газы могут проходить повторную циркуляцию. Принцип работы ЕГР на дизеле мы рассмотрим немного позже.

Таким образом, цикл работы включает в себя четыре такта. Это впуск, сжатие, рабочий ход и выпуск. Именно такой принцип работы у четырехтактного дизеля. Нужно сказать, что от правильности его действия зависит расход топлива. Так, в нормальном состоянии применяется бедная смесь, что позволяет существенно экономить на расходе.

Разновидности насосов

Существует два типа ТНВД:

• Рядные.
• Распределительные.

Первый тип включает в себя отдельные секции. Их столько, сколько и цилиндров у двигателя. Каждая секция имеет гильзу со входящим плунжером. Последний действует благодаря кулачковому валу, что вращается от коленвала двигателя. Располагаются секции в ряд. Но сейчас такой тип ТНВД не применяется производителями, поскольку такая топливная система не соответствует требованиями по шумности и экологичности.

Теперь о распределительных. Такие насосы вырабатывают гораздо большее давление и соответствуют всем современным требованиям. Нужное давление поддерживается в зависимости от текущего режима работы ДВС. В конструкции такого насоса есть один плунжер-распределитель. Он выполняет поступательные движения для подачи топлива и вращательные для распределения его по форсункам каждого из цилиндров.

Среди преимуществ таких насосов стоит выделить небольшие габаритные размеры, низкий уровень шума, а также стабильную работу на высоких оборотах двигателя. В то же время такой дизельный двигатель привередлив к качеству горючего. Все детали в насосе смазываются топливом, а зазоры – критически малы. Малейшее загрязнение провоцирует нестабильную работу двигателя и может повлечь за собой ремонт топливной аппаратуры.

О системе «Коммон Рейл»

Более десяти лет назад автопроизводители стали выпускать автомобили с системой «Коммон Рейл». Что это такое? Это непосредственный впрыск топлива под высоким давлением. Данная система обеспечивает прирост крутящего момента и мощности, а также неплохую топливную экономичность.

Рассмотрим принцип работы системы впрыска дизеля «Коммон Рейл». Принцип основан на подаче горючего к форсункам от рампы. Давление в ней поддерживается независимо от частоты вращения коленчатого вала. Впрыск топлива осуществляется форсунками по команде контроллера EDC. В него встроены специальные магнитные соленоиды. Контроллер действует благодаря управляющим сигналам от электронного блока управления.

Среди особенностей системы впрыска стоит отметить аккумуляторный узел. Он включает в себя:

• Форсунки.
• Распределительный трубопровод.
• Линию подачи топлива.

Так, блок управления по заданному алгоритму передает сигнал на соленоиды. А далее форсунка впрыскивает топливо в камеру. Такая схема позволяет добиться высокой точности управления процессом сгорания. Что касается давления, оно может доходить до 2,5 атмосферы, что весьма серьезно. Так, топливо сгорает с максимальной отдачей. Это и позволяет увеличить крутящий момент двигателя. А благодаря точной дозировке уменьшается расход топлива и снижается токсичность газов.

Система рециркуляции

Данная система используется на всех дизельных автомобилях, которые отвечают требованиям Евро-4. Она также называется ЕГР. Так, данная система выполняет отвод определенного количества выхлопных газов от коллектора перед турбиной и передает их в канал перед впускным коллектором.

Система представляет собой специальный клапан и несколько патрубков для отвода газов. Первый выполняет перепускание выхлопа и отличается электрическим приводом. На некоторых двигателях клапан ЕГР имеет пневматический привод.

Рассмотрим принцип работы клапана ЕГР на дизеле. Он основан на вакууме, что производится специальным вакуумным насосом. Уровень разряжения регулируется специальным электромагнитным клапаном.

Принцип работы дизельной системы рециркуляции простой. Так, электронный блок управления получает данные от датчиков и оценивает ситуацию о работе ДВС на всех режимах. Далее производится открытие либо закрытие клапана для подачи выхлопных газов в коллектор. Это приводит к снижению концентрации кислорода и уменьшению скорости сгорания смеси в камере. В итоге снижается температура сгорания и уменьшается образование вредных оксидов. Так, система позволяет снизить токсичность газов даже при работе ДВС на обедненной смеси.

Плюсы дизеля

Рассмотрим преимущества данных двигателей. Первый и самый главный плюс – это экономичность. Так как у дизеля принцип работы немного иной (действует на бедной смеси), то ДВС может потреблять в полтора раза меньше топлива, нежели бензиновый, при таком же объеме.

При этом мотор выдает неплохой крутящий момент, что немаловажно при разгоне. Еще один плюс в том, что полка крутящего момента достаточно широкая. Тяга доступна буквально с холостых оборотов. Бензиновые же приходится порой раскручивать до пяти тысяч.

Недостатки дизеля

Так как принцип работы дизеля основан на самовоспламенении смеси, такие двигателя трудно запускать в мороз. Да, для этого придумали специальные свечи накаливания. Но опять же, они есть не на всех моторах, да и с ними иногда бывают проблемы.

Один из самых серьезных минусов – это стоимость обслуживания. Самая дорогая часть – это топливная аппаратура. Если она приходит в негодность, стоит готовиться к серьезным капиталовложениям. Самостоятельно отремонтировать форсунки или топливный насос очень сложно. Для этого нужны навыки и специализированное оборудование.

Среди прочих минусов стоит отметить повышенную шумность. Каким бы технологичным ни был дизельный мотор, все равно он будет громче работать, нежели бензин. Это одна из основных причин, почему так долго производители легковых авто не переходили на дизельные моторы.

Еще один недостаток – это высокие требования к топливу и к расходным материалам. Если говорить о современных дизелях, в которых ТНВД смазывается самим горючим, качество его должно быть на уровне. То же самое касается и масла. Заливать рекомендуется только синтетику, а менять – каждые 10 тысяч километров.

Подводим итоги

Итак, мы выяснили, какой имеет дизель принцип работы и в чем его особенности. Как видите, при своих достоинствах данный мотор не лишен ряда недостатков. Но стоит ли приобретать дизельный автомобиль взамен бензинового? Как показывает практика, покупка оправдана, учитывая то, что многие траты компенсируются мизерным расходом топлива.

Принцип работы дизельного двигателя — Энциклопедия по машиностроению XXL

Принцип работы дизельного двигателя  [c.101]

ПРИНЦИП РАБОТЫ ДИЗЕЛЬНОГО ДВИГАТЕЛЯ  [c.64]

УСТРОЙСТВО И ПРИНЦИП РАБОТЫ СИСТЕМЫ ПИТАНИЯ ДИЗЕЛЬНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ  [c.82]

Второе направление — создание малотоксичных двигателей для автомобилей. Такие двигатели базируются на других принципах работы, чем применяемые теперь карбюраторные и дизельные. В качестве возможных малотоксичных двигателей автомобилей исследуются газотурбинный внешнего сгорания — двигатель Стирлинга и паровой электрический с аккумуляторной батареей электрический с топливными элементами.  [c.25]

Для облегчения пуска холодного дизельного двигателя при температуре воздуха ниже +5° С применяют факельно-пламенные подогреватели. Принцип их работы основан на получении во впускном трубопроводе факела пламени от сгорания жидкого топлива. Образующиеся при этом горячие газы поступают в цилиндры и ускоряют прогрев впускных каналов головки цилиндров.  [c.149]

Принцип действия и основные узлы тепловоза. Важнейшей частью любого тепловоза является его первичный двигатель — дизель. Дизель преобразует внутреннюю химическую энергию топлива в механическую энергию вращения коленчатого вала. Свойства дизеля как двигателя не в полной мере соответствуют требованиям поездной работы локомотива, его переменным режимам работы. Мощность дизельного двигателя прямо пропорциональна частоте вращения его коленчатого вала (при неизменной подаче топлива). Для локомотива более полезной является работа двигателя на постоянном режиме — обычно при максимальной (номинальной) частоте вращения коленчатого вала, когда дизель развивает наибольшую мощность. Чтобы обеспечить возможность работы дизеля с постоянной частотой вращения вала при любых режимах движения поезда, энергия от вала двигателя передается колесным парам, скорость вращения которых при движении должна меняться не непосредственно, а через специальные промежуточные устройства, называемые передачей. Передача при-  

Дизель-молот работает по принципу двухтактного дизельного двигателя и состоит из следующих основных частей (рис. 2) порщневого блока, ударной части, патрона и кошки.  [c.191]

Принцип работы четырехтактного двигателя иллюстрируется рис. 1 4.4. При движении поршня 2 вниз (1-й такт) воздух подается в цилиндр через. открытый впускной клапан 5, При обратном движении поршня (2-й такт), когда клапаны 5 и б эакрыты, происходит сжатие воздуха, соп о- во жда щееся сильным его нагрева-нием , Й конце этого такта в цилиндр впрыскивает дизельное, топливо, которое самовоспламеняется. В цилиндре повышаются давление -и температура продукты сгОранНя топ- лива давят на поршень, перемещают его вниз и совершают при этом полезную работу (3-й такт). При еле дующем ходе поршня вверх (4-й такт)-.происходит выпуск отработавших газов из цилиндра. Таким об-разом, рассмотренные процессы, сос-  

Воздушный фильтр инерционно-масляного типа состоит из корпуса, масляной ванны, сетчатого фильтрующего элемента, пе -реходного патрубка и крышки. Фильтр работает по принципу, опиСистема питания дизельных двигателей .  [c.114]

Поэтому наибольшее распространение получили автоматизированные линии сборки, которые состоят из отдельных автоматических машин, соединенны.к между собой транспортными связями. При этом иа каждой сборочной машине проводится полный комплекс работ, обеспечивающий завершение узлового момента технологического процесса сборки. По подобному принципу разработана линия автоматической сборки блока цилиндров дизельного двигателя. Линия состоит из отдельпь Х автоматов, связанных между собой пульсирующим транс- портером-конвейером. Перемещение собираемого изде-. ЛИЯ в процессе сборки производится передвижными устройствами, установленными на каждом автомате.  

Из отечественных приборов для диагностирования системы питания дизельного двигателя применяются модели К-408 и УФМД-1П. Оба прибора работают на принципе измерения светопоглощающей способности объема газов, просвечиваемых электрической лампочкой. В приборе УФМД-Ш используется дополнительно способ фильтро-  

Из отечественных приборов для диагностирования системы питания дизельного двигателя применяются модели К-408 и УФМД-Ш. Оба прибора работают на принципе измерения светопоглощающей способности объема газов, просвечиваемых электрической лампочкой. В приборе УФМД-Ш используется дополнительно способ фильтрования, причем результаты измерения регистрируются фотоэлектрическим устройством.  [c.150]

Измерение мощности двигателя проводится на динамометрическом стенде при диагностике автомобиля в целом, а при его отсутствии, бестормозным методом, методом разгона или по разрежению во впускном трубопроводе. Принцип бестормозной проверки мощности двигателя заключается в том, что нагрузка на поочередно проверяемые цилиндры создается за счет выключения из работы остальных цилиндров — для дизельных двигателей прекращением подачи топлива, а для карбюраторных двигателей — отключением свечей зажигания. Выключенные цилиндры нагружают коленчатый вал двигателя главным образом за счет компрессии. При этом угловая скорость коленчатого вала двигателя снижается тем больше, чем ниже мощность проверяемых цилиндров.  

Созданы новые и совершенствуются существующие тепловозы, предназначенные для работы в условиях промышленных предприятий. Новый тепловоз ТГМ6 не уступает магистральному маневровому тепловозу ТЭЗ. На базе ТГМЗ создан тепловоз ТГМ4 с более мощным дизельным двигателем. Для карьерных условий созданы и внедрены высокопроизводительные тяговые агрегаты, а также восьмиосные вагоны-самосвалы грузоподъемностью до 145 т. На металлургических заводах применяются специализированные вагоны грузоподъемностью 90 и 110 т, предназначенные для перевозок горячего чушкового чугуна. Транспортные хозяйства оснащаются путевыми машинами и механизмами, электрифицированными ручными машинами. Все шире распространяется использование большегрузных автомобилей для заводских и карьерных перевозок. Освоено производство конвейерных лент шириной до 2 м. Производительность системы гидротранспорта увеличилась до 30 млн. т/год,. дальность транспортирования — до 30 км. В объединении Красноярскуголь и на Магнитогорском металлургическом комбинатб накоплен опыт работы, основывающийся на принципе взаимной экономической заинтересованности промышленного и магистрального транспорта.  

Известны также двигатели с воспламенением от сжатия—дизе-л и, работающие на тяжелых сортах жидкого топлива (дизельное топливо). Принцип работы дизелей основан на известном физическом явлении — нагревании газа при сжатии. Если, например, воздух сжать поршнем настолько, что степень сжатия будет выше 15, температура в цилиндре резко возрастет до 600—700° С. В этот момент в камеру сгорания двигателя через специальный распыляющий прибор (форсунку) впрыскивают топливо, которое воспламеняется, и образующиеся при этом газы перемещают поршень. Сгорание топлива в таком двигателе происходит при переменном объеме после того, как поршень начал двигаться к н. м. т.  

Катерпиллер применяет для своего четырехцилиндрового, четырехтактного тракторного дизеля в качестве С. двухцилиндровый бензиновый двигатель, легко запускаемый от руки (С. автоматически — напр, по сист. Бендикс — выключается из сцепления с дизельным мотором но достижении последним необходимой скорости). 6) Электрич. С., принцип его работы описан выше. Следует отметить, что в силу отмеченных выше значительно больпшх значений крутящих моментов при пуске нефтяных двигателей применение С. мосцностыо менее о—6 ЬР нерационально. Встречаются [ ] установки транспортных дизелей (на 140 №), имеющие для пуска в ход 2 электростартера по 6 1Р каждый. Так как реализация в электростартерах мощности более 3 № нри напряжении в 12 V встречает большие затруднения, то С. для дизельных моторов строятся как правило на 24 V. В связи с этим схемы электрооборудования для дизельных машин должны иметь особые, пере1слючатели, по-  [c.476]

Технические оценки показывают, что перспективным тепловозом, который может осуществлять маневровую работу на нагруженном направлении Восток— Центр является маневрово-вывозной тепловоз типа ТЭМ-7, В связи с этим рассмотрены принципы расположения баллонов (резервуаров) с газовым топливом на раме этого тепловоза. В качестве газового топлива рассматривали КПГ под давлением 20 МПа и сжиженный природный газ (СПГ), находящийся под давлением не более 0,6 МПа. В соответствии с изложенными соображениями рассматривали только чисто газовые модификации двигателей (форкамерно-факельное воспламенение), при этом газовая модификация предполагалась способной к быстрой реконвертации на дизельное топливо, а следовательно предусматривались определенные запасы этого топлива на раме тепловоза.  [c.214]

Принцип работы четырехтактного дизеля Камаз 4310

Категория:

   Устройство эксплуатация камаз 4310

Публикация:

   Принцип работы четырехтактного дизеля Камаз 4310

Читать далее:

Рабочий цикл четырехтактного дизеля состоит из четырех повторяющихся тактов: впуска, сжатия, рабочего хода и выпуска.

В цилиндр дизеля поступает чистый воздух. Воздух сжимается с высокой степенью сжатия, вследствие чего значительно повышаются его давление и температура. В конце сжатия в нагретый воздух из форсунки впрыскивается мелкораспыленное топливо, воспламеняющееся от соприкосновения с горячим воздухом. Поэтому дизель иногда называют двигателем с воспламенением от сжатия. Рабочая смесь в этом двигателе образуется при впрыскивании топлива в цилиндр.

Рассмотрим подробнее протекание рабочего цикла четырехтактного дизеля.

Рекламные предложения на основе ваших интересов:

Первый такт — впуск. При движении поршня от верхней мертвой точки (ВМТ) к нижней мертвой точке (НМТ) в цилиндре создается разрежение. Впускной клапан открывается, и цилиндр наполняется воздухом, который предварительно проходит через воздухоочиститель. В цилиндре воздух смешивается с небольшим количеством оставшихся отработавших газов. Давление воздуха в цилиндре в такте впуска составляет 80…90 кПа (0,8…0,9 кгс/см2), а температура достигает 50…80 °С.

Рис. 8. Двигатель КамАЗ-740:
а — вид слева; б — вид справа

Рис. 9. Поперечный разрез двигателя КамАЗ-740:
1 — фильтр очистки масла; 2 — маслозаливная горловина; 3 — указатель уровня масла в картере двигателя; 4 — фильтр центробежной очистки масла; 5 — коробка термостатов; б — передний рым-болт; 7 — компрессор; 8 — насос гидроусилителя рулевого управления; 9 — задний рым-болт; 10 — факельная свеча; 11 — левая водяная труба; 12 — левый впускной коллектор; 13 — форсунка; 14 — скоба крепления форсунки; 15 — патрубок выпускного коллектора; 16 — выпускной коллектор

Второй такт — сжатие. Поршень движется от НМТ к ВМТ, впускной и выпускной клапаны закрыты. Объем воздуха уменьшается, а его давление и температура увеличиваются. В конце сжатия давление воздуха внутри цилиндра повышается до 3,4… 3,6 МПа (34…36 кгс/см2), а температура до 600…700 °С. Для надежной работы двигателя температура сжатого воздуха в цилиндре должна быть значительно выше температуры самовоспламенения топлива.

Третий такт — рабочий ход. Оба клапана закрыты При подходе поршня к ВМТ в сильно нагретый и сжатый воздух из форсунки впрыскивается мелкораспыленное топливо под давлением 20…22,7 МПа (200…227 кгс/см2), создаваемым топливным насосом. Топливо перемешивается с воздухом, нагревается, испаряется и воспламеняется. Часть топлива сгорает при движении поршня к ВМТ, т. е. в конце такта сжатия, а другая часть— при движении поршня вниз в начале рабочего хода. Образующиеся при сгорании топлива газы увеличивают внутри цилиндра двигателя давление до 6…8 МПа (60…80 кгс/см2) и температуру до 1800…2000 °С. Горячие газы расширяются и давят на поршень, который перемещается от ВМТ к НМТ, совершая работу.

Четвертый такт — выпуск. Поршень перемещается от НМТ к ВМТ и через открытый выпускной клапан вытесняет отработавшие газы из цилиндра. Давление и температура в конце выпуска равны соответственно 110… 120 кПа (1,1…1,2 кгс/см2) и 600… 700 °С.

Рекламные предложения:

Категория: — Устройство эксплуатация камаз 4310

Главная → Справочник → Статьи → Форум

Общий принцип работы дизельного двигателя

Принцип работы дизельного двигателя

Наконец-то ответим на один из самых задаваемых вопросов в сети: «Чем отличается бензиновый двигатель от дизельного?» 

Но как ни странно, история изобретения дизельного двигателя началась с создания бензинового двигателя. Изобретен и запатентован бензиновый двигатель был в 1876 году и изобрел его Николаус Август Отто. Бензиновый двигатель использовал четырехтактный цикл сгорания топлива. Но вначале польза от бензинового движка была очень низкой и данное изобретение не могло конкурировать с паровым двигателем. Только 10% всего топлива заставляло авто передвигаться, а 90% вырабатывали лишнее тепло.

В 1878 году Рудольф Дизель узнал о низкой отдаче теплового и бензинового двигателей. Этот неприятный факт и сподобил его изобрести двигатель большего КПД. И в 1892 году Рудольф Дизель получил патент на дизельный двигатель.

В своих расчетах Дизель предположил, что более значительный уровень сжатия топливной массы приводит к большей выработки двигателя. Как только поршень начинает сжатие воздуха в цилиндре, так сразу увеличивается концентрация воздуха. Топливо для дизельных двигателей владеет высокой концентрацией энергии и тем самым происходит увеличение реакции топлива с концентрированным воздухом. Взглянем с другой точки зрения, когда молекулы так близко расположены друг с другом, как при сжатии, дизельное горючее вступает в реакцию с большим количеством молекул кислорода.  

Если посмотреть с точки зрения принципа работы, то бензиновый и дизельный двигатели похожи. Это можно увидеть на примере обучающей игры «Найди отличия». Оба вида двигателя считаются двигателями внутреннего сгорания, которые преобразуют химическую энергию самого топлива в энергию движения. Уже потом механическая энергия начинает двигать поршни в цилиндрах вверх-вниз. И в свою очередь поршни совмещаются с коленвалом, и линейное движение поршней преобразуется в круговое, что и требуется для вращения колес автомобиля.

Бензиновый и дизельный двигатели переносят всю силу энергии топлива в само движение через серию взрывов и сгораний. Главное отличие – как происходит само сгорание. В бензиновом движке горючее воспламеняется от искры, а в дизельном движке вначале происходит сжатие воздуха, а потом подается горючее. При сжатии происходит нагревание воздуха и горючее воспламеняется.

Принцип работы газодизеля — Автогаз

ГАЗОДИЗЕЛЬ

Прежде всего, нужно отметить, что на одном газе дизельный двигатель работать не может. Газ не может загораться от сжатия, как солярка, поскольку температура его самовоспламенения намного выше (около 700oС против 320-380oC у дизтоплива).

Так что если попробовать заставить обычный дизельный двигатель работать на метане, температуры сжатого воздуха в цилиндрах просто не хватит для его самовоспламенения. Поэтому «чисто газовый» дизель даже теоретически невозможен. Тем не менее, существуют два способа приспособить дизельный двигатель к работе на газе.

Существует два способа перевода дизелей на газообразное топливо: конвертирование дизеля в двигатель с искровым зажиганием и переход на газодизельный процесс.

ГАЗОВЫЙ ДВИГАТЕЛЬ

Первый способ (газовый двигатель) более простой и радикальный, требует существенной переделки мотора (что в Европе практикуется достаточно давно). Для этого на дизельном двигателе демонтируют топливную аппаратуру, вместо нее устанавливают систему зажигания, а форсунки заменяют свечами зажигания. Машина комплектуется соответствующим газобаллонным оборудованием, и газ подается при помощи дозатора во впускной коллектор. Но так как октановое число у метана 120, то степень сжатия, присущая дизелю, для него будет слишком высока. Двигатель, переделанный таким образом, проработает очень недолго и разрушится от детонации.

Чтобы обеспечить мотору нормальный режим работы, нужно уменьшить степень сжатия до 12-14 путем выборки «лишнего» металла на днищах поршней или в камерах сгорания головки блока. Если же этого окажется недостаточно, придется установить прокладки определенной толщины под головку блока цилиндров. Правда, в результате подобных переделок получится уже не дизель, а так называемый «газовый» двигатель. Он ничем (кроме повышенного ресурса) не будет отличаться от «поджатого» под газ до такой же степени сжатия (12-14) бензинового мотора.

После подобной переделки бывший дизель станет намного экологичнее и экономичнее, а ресурс его возрастет. Но в таком исполнении двигатель сможет работать только на природном газе, а сеть газовых заправок у нас пока не настолько развита, чтобы можно было эксплуатировать автомобиль, особо не беспокоясь о том, хватит ли газа до следующей заправочной станции. Перспектива же остаться без топлива мало кого порадует. Ведь с канистрой за газом не сбегаешь…

ГАЗО-ДИЗЕЛЬНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ

Существует и более простой вариант (газодизель), который уже давно используется, хотя и распространен не очень широко. Речь идет о приспособлении обычного дизеля для работы на смеси солярки и метана (так называемый газодизельный двигатель). В этом случае для работы дизеля на газе необходима подача в цилиндры некоторого количества солярки — так называемой запальной порции. Подаваемая в конце такта сжатия, она будет воспламеняться и поджигать газо-воздушную смесь, поступающую в цилиндры на такте впуска.

Запальная порция для газифицированных быстроходных дизелей (таковыми считаются все автомобильные) составляет 15-30% от обычной порции солярки (в зависимости от ГБО, типа двигателя и его состояния). Это то минимальное количество, которое, самовоспламенившись, гарантированно подожжет в цилиндрах газовоздушную смесь. Преимущество такого мотора заключается в том, что, когда газ заканчивается, он может работать в своем обычном режиме — на дизтопливе. При работе в таком режиме, когда 70-85% топлива составляет природный газ, у дизеля полностью исчезает свойственный ему черный дым. Правда, в выхлопе несколько увеличивается содержание углеводородов — СН. Но это уже не канцерогены, выбрасываемые дизельным двигателем (тот же 3,4-бензопирен), а лишь незначительное количество не сгоревшего, совершенно безвредного метана. Кроме того, у газодизеля, по сравнению с обычным дизельным двигателем, возрастают ресурс (из-за уменьшения отложений на деталях цилиндро-поршневой группы) и срок службы масла.

Для переделки мотора требуется не только установка газобаллонного оборудования, но и определенная доводка имеющейся топливной аппаратуры. Прежде всего это касается насоса высокого давления, который должен обеспечивать стабильную подачу небольших порций дизтоплива на всех режимах работы двигателя. Приспособить таким образом для работы на газе можно любой дизельный мотор.

Основными преимуществами газодизелей являются:

• Сохранение энергетических параметров на уровне базового двигателя;
• Возможность увеличения максимума крутящего момента и смещение его в зону более низких частот вращения коленчатого вала;
• Снижение в 2-4 раза дымности отработавших газов;
• Экономия до 80% дизельного топлива за счет замещения его газом;
• Более низкий уровень шума;
• Относительная простота переоборудования дизеля в газодизель;
• Возможность переоборудования автомобилей, находящихся в эксплуатации;
• Увеличение срока службы моторного масла и уменьшение износа цилиндропоршневой группы

Работа: преимущества и недостатки Дизельный двигатель

Рудольф Дизель построил свой первый хорошо известный прототип двигателя с высокой степенью сжатия в 1897 году. С тех пор дизельный двигатель превратился в одну из самых мощных и надежных форм в мире. выработка энергии. В дизельных двигателях внутреннее сгорание приводит к расширению высокотемпературных газов под высоким давлением, которые, в свою очередь, приводят в движение поршни, преобразуя химическую энергию в механическую.

В 1919 году Клесси Лайл Камминс основал компанию Cummins Engine Company с целью усовершенствования дизельной технологии и производства лучших в мире двигателей.Его видение положило начало компании, которая сегодня является мировым лидером, производящим дизельные двигатели для различных областей применения: от грузовиков большой грузоподъемности и потребительских пикапов до промышленной добычи полезных ископаемых и бурения нефтяных скважин. Подпишитесь на этот новый блог в Linquip, чтобы узнать больше о процедурах работы с дизельным двигателем.

Принцип работы дизельного двигателя

Дизельный двигатель представляет собой поршневой цилиндр прерывистого сгорания. Он работает в двухтактном или четырехтактном цикле. Однако, в отличие от бензинового двигателя с искровым зажиганием, дизельный двигатель нагнетает в камеру сгорания только воздух на такте впуска.Дизельные двигатели обычно имеют степень сжатия от 14: 1 до 22: 1. Как двухтактные, так и четырехтактные дизельные двигатели можно встретить среди двигателей с внутренним диаметром (диаметром цилиндра) менее 600 мм. Двигатели с диаметром отверстия более 600 мм — это почти исключительно двухтактные системы.

Четырехтактные двигатели

Подобно бензиновому двигателю, дизельный двигатель обычно работает, повторяя цикл из четырех этапов или тактов, во время которых поршень перемещается вверх и вниз дважды (другими словами, коленчатый вал вращается дважды).

• Впуск: Воздух (голубой) втягивается в цилиндр через открытый зеленый впускной клапан для воздуха справа, когда поршень движется вниз.

• Сжатие: Впускной клапан закрывается, поршень перемещается вверх и сжимает воздушную смесь, нагревая ее. Топливо (темно-синий) впрыскивается в горячий газ через центральный клапан впрыска топлива и самовоспламеняется. В отличие от газового двигателя, для этого не требуется свеча зажигания.

• Мощность: Когда воздушно-топливная смесь воспламеняется и горит, она толкает поршень вниз, приводя в движение коленчатый вал, который передает мощность на колеса.

• Выхлоп: Зеленый выпускной клапан слева открывается, чтобы выпустить выхлопные газы, выталкиваемые возвратным поршнем.

Двухтактные двигатели

В двухтактном дизеле полный цикл происходит, когда поршень перемещается вверх и вниз только один раз. Как ни странно, в двухтактном цикле есть три стадии:

• Выхлоп и впуск: Свежий воздух вдувается в боковую часть цилиндра, выталкивая старый выхлоп через клапаны вверху.

• Компрессия: Впускной и выпускной клапаны закрываются. Поршень движется вверх, сжимает воздух и нагревает его. Когда поршень достигает верхней части цилиндра, топливо впрыскивается и самовоспламеняется.

• Мощность: При воспламенении топливовоздушной смеси она толкает поршень вниз, приводя в движение коленчатый вал, который передает мощность на колеса.

Двухтактные двигатели меньше и легче четырехтактных и имеют тенденцию быть более эффективными, поскольку они вырабатывают мощность один раз за каждый оборот (а не один раз за каждые два оборота, как в четырехтактном двигателе).Это означает, что они нуждаются в большем охлаждении и смазке и подвержены более высокому износу.

Дизельные двигатели и бензиновые двигатели

Теоретически дизельные и бензиновые двигатели очень похожи. Оба они представляют собой двигатели внутреннего сгорания, предназначенные для преобразования химической энергии топлива в механическую. Эта механическая энергия перемещает поршни вверх и вниз внутри цилиндров. Поршни соединены с коленчатым валом, и движение поршней вверх и вниз, известное как линейное движение, создает вращательное движение, необходимое для поворота колес автомобиля вперед.

Как дизельные, так и бензиновые двигатели преобразуют топливо в энергию в результате серии небольших взрывов или возгораний. Основное различие между дизельным топливом и бензином заключается в том, как происходят эти взрывы. В бензиновом двигателе топливо смешивается с воздухом, сжимается поршнями и воспламеняется от искры свечей зажигания. Однако в дизельном двигателе сначала сжимается воздух, а затем впрыскивается топливо. Поскольку воздух нагревается при сжатии, топливо воспламеняется.

Подробнее о Linquip

Преимущества дизельного двигателя

Дизель — это самый универсальный двигатель, работающий на топливе, который сегодня используется повсеместно, от поездов и кранов до бульдозеров и подводных лодок.По сравнению с бензиновыми двигателями они проще, эффективнее и экономичнее. Они также более безопасны, потому что дизельное топливо менее летучее, а его пары менее взрывоопасны, чем бензин. В отличие от бензиновых двигателей, они особенно хороши для перемещения больших грузов на низких скоростях, поэтому они идеально подходят для использования на грузовых судах, грузовиках, автобусах и локомотивах.

Более высокая степень сжатия означает, что детали дизельного двигателя должны выдерживать гораздо большие нагрузки и деформации, чем детали бензинового двигателя.Вот почему дизельные двигатели должны быть сильнее и тяжелее, и поэтому долгое время они использовались только для питания больших транспортных средств и машин. Хотя это может показаться недостатком, это означает, что дизельные двигатели обычно более надежны и служат намного дольше, чем бензиновые двигатели.

Недостатки дизельного двигателя

Загрязнение — один из самых больших недостатков дизельных двигателей; они производят смесь загрязняющих веществ, включая оксиды азота, оксид углерода, углеводороды и частицы сажи, которые являются грязными и опасными для здоровья.Теоретически дизельное топливо более эффективно, поэтому оно должно потреблять меньше топлива, производить меньше выбросов углекислого газа (CO2) и меньше способствовать глобальному потеплению. На практике есть некоторые аргументы в пользу того, правда ли это. Некоторые лабораторные эксперименты показали, что средние выбросы дизельных двигателей лишь немного ниже, чем у бензиновых двигателей, хотя производители настаивают на том, что если сравнивать аналогичные дизельные и бензиновые автомобили, дизель действительно выходит лучше.

Другие недавние исследования показывают, что даже новые дизельные автомобили сильно загрязняют окружающую среду.Дизельные двигатели, как правило, изначально стоят дороже, чем бензиновые, хотя их более низкие эксплуатационные расходы и более длительный срок службы обычно компенсируют это. Несмотря на это, покупатели автомобилей больше не кажутся убежденными: после скандала с выбросами Volkswagen в 2015 году произошло существенное падение продаж, когда немецкий автопроизводитель исказил выбросы своих дизельных автомобилей, чтобы они казались менее загрязняющими.

Как повысить эффективность дизельного двигателя

Дизельные двигатели в два раза эффективнее бензиновых (в лучшем случае около 40–45 процентов).Проще говоря, это означает, что на том же количестве топлива вы можете пройти гораздо дальше. На это есть несколько причин. Во-первых, они сильнее сжимаются и работают при более высоких температурах.

Фундаментальная теория работы тепловых двигателей, известная как правило Карно, говорит нам, что эффективность работы дизельного двигателя зависит от высоких и низких температур, между которыми он работает. Дизельный двигатель, который циклически проходит через большую разницу температур (более высокая самая высокая температура или самая низкая низкая температура), более эффективен.Во-вторых, отсутствие системы зажигания свечи зажигания делает конструкцию более простой, которая может легко сжимать воздух намного сильнее, что делает топливо более горячим и полным, высвобождая больше энергии.

Есть еще одна экономия в эффективности. В бензиновом двигателе, который не работает на полную мощность, вам необходимо подавать больше топлива (или меньше воздуха) в цилиндр, чтобы он продолжал работать; У дизельных двигателей такой проблемы нет, поэтому им нужно меньше топлива, когда они работают с меньшей мощностью. Другим важным фактором является то, что дизельное топливо несет немного больше энергии на галлон, чем бензин, потому что составляющие его молекулы обладают большей энергией, связывающей свои атомы вместе (другими словами, дизельное топливо имеет более высокую плотность энергии, чем бензин).Дизель также является лучшим смазочным материалом, чем бензин, поэтому дизельный двигатель, естественно, будет работать с меньшим трением.

Вот и все, что вам нужно знать о принципе работы дизельного двигателя. Если вам понравилась эта статья в Linquip, дайте нам знать, оставив ответ в разделе комментариев. Есть вопросы, с которыми мы можем вам помочь? Не стесняйтесь зарегистрироваться на нашем веб-сайте, чтобы получить самую профессиональную консультацию от наших экспертов.

Принцип работы дизельного … — Судовой двигатель Мьянмы

Принцип работы дизельного двигателя

Дизельный двигатель внутреннего сгорания отличается от бензинового цикла Отто тем, что для воспламенения топлива используется сжатый горячий воздух, а не свеча зажигания (воспламенение от сжатия, а не искровое зажигание).

В настоящем дизельном двигателе сначала в камеру сгорания вводится только воздух. Затем воздух сжимается со степенью сжатия обычно от 15: 1 до 23: 1. Это сильное сжатие вызывает повышение температуры воздуха. Примерно в верхней части такта сжатия топливо впрыскивается непосредственно в сжатый воздух в камере сгорания. Это может быть пустота (обычно тороидальная) в верхней части поршня или предварительная камера, в зависимости от конструкции двигателя.Топливная форсунка обеспечивает разбиение топлива на мелкие капли и равномерное распределение топлива. Тепло сжатого воздуха испаряет топливо с поверхности капель. Затем пар воспламеняется от тепла сжатого воздуха в камере сгорания, капли продолжают испаряться со своих поверхностей и гореть, становясь все меньше, пока все топливо в каплях не сгорит. Горение происходит при практически постоянном давлении во время начальной части рабочего такта.Начало испарения вызывает задержку перед воспламенением и характерный стук дизеля, когда пар достигает температуры воспламенения, и вызывает резкое повышение давления над поршнем (не показано на диаграмме индикатора P-V). Когда сгорание завершено, газообразные продукты сгорания расширяются при дальнейшем опускании поршня; высокое давление в цилиндре опускает поршень вниз, передавая мощность на коленчатый вал. [67]

Наряду с высоким уровнем сжатия, позволяющим осуществлять сгорание без отдельной системы зажигания, высокая степень сжатия значительно увеличивает эффективность двигателя.Повышение степени сжатия в двигателе с искровым зажиганием, где топливо и воздух смешиваются перед входом в цилиндр, ограничено необходимостью предотвращения повреждения перед воспламенением. Поскольку в дизельном двигателе сжимается только воздух, а топливо не поступает в цилиндр незадолго до верхней мертвой точки (ВМТ), преждевременная детонация не является проблемой, а степени сжатия намного выше.

Диаграмма p – V — это упрощенное и идеализированное представление событий, участвующих в цикле дизельного двигателя, показывающее сходство с циклом Карно.Начиная с 1, поршень находится в нижней мертвой точке, и оба клапана закрыты в начале такта сжатия; в баллоне находится воздух атмосферного давления. Между 1 и 2 воздух сжимается адиабатически — то есть без передачи тепла в окружающую среду или из нее — поднимающимся поршнем. (Это верно только приблизительно, поскольку будет некоторый теплообмен со стенками цилиндра.) Во время этого сжатия объем уменьшается, давление и температура повышаются. При или чуть раньше 2 (ВМТ) топливо впрыскивается и сгорает в сжатом горячем воздухе.Выделяется химическая энергия, которая представляет собой впрыск тепловой энергии (тепла) в сжатый газ. Горение и нагревание происходят между 2 и 3. В этом интервале давление остается постоянным, поскольку поршень опускается, а объем увеличивается; температура повышается за счет энергии сгорания. В точке 3 впрыск топлива и сгорание завершены, и в цилиндре содержится газ с более высокой температурой, чем в точке 2. Между 3 и 4 этот горячий газ расширяется снова приблизительно адиабатически.Работа ведется в системе, к которой подключен двигатель. Во время этой фазы расширения объем газа увеличивается, а его температура и давление падают. На 4 открывается выпускной клапан, и давление резко падает до атмосферного (примерно). Это расширение без сопротивления, и оно не выполняет никакой полезной работы. В идеале адиабатическое расширение должно продолжаться, расширяя линию 3–4 вправо до тех пор, пока давление не упадет до давления окружающего воздуха, но потеря эффективности, вызванная этим расходом без сопротивления без сопротивления, оправдана практическими трудностями, связанными с его восстановлением.После открытия выпускного клапана следует такт выпуска, но это не показано на диаграмме. Если показано, они будут представлены петлей низкого давления внизу диаграммы. Если показано, они будут представлены в виде контур низкого давления внизу диаграммы. На этапе 1 предполагается, что такты выпуска и впуска завершены, и цилиндр снова заполнен воздухом. Система поршень-цилиндр поглощает энергию от 1 до 2 — это работа, необходимая для сжатия воздуха в цилиндре, и обеспечивается механической кинетической энергией, накопленной в маховике двигателя.Производительность работы достигается за счет комбинации поршень-цилиндр между 2 и 4. Разница между этими двумя приращениями работы — это указанная производительность работы за цикл, и она представлена ​​площадью, заключенной в петлю p – V. Адиабатическое расширение происходит в более высоком диапазоне давлений, чем при сжатии, потому что газ в цилиндре более горячий во время расширения, чем во время сжатия. По этой причине цикл имеет конечную площадь, а чистый объем работы за цикл положительный.

Двигатель с воспламенением от сжатия — обзор

Топливо с воспламенением от сжатия

Двигатель с воспламенением от сжатия обычно работает на дизельном топливе, а в последнее время — на биодизеле.Некоторые желательные рабочие характеристики дизельного топлива включают (1) высокое тепловыделение при сгорании, (2) летучесть, которая сохраняет его в жидком состоянии, пока температура не станет намного выше точки кипения воды, (3) быстрое воспламенение от сжатия (без искры). ), когда степень сжатия составляет примерно 15 к одному или выше, и (4) образование тонкого однородного тумана при прокачке топлива через топливные форсунки в каждом цилиндре.

Характеристики дизельного топлива почти противоположны характеристикам бензина.Бензин легко испаряется в воздух и не воспламеняется при сжатии в цилиндре двигателя. Воздух сжимается в цилиндре дизельного двигателя перед впрыском топлива, поэтому предварительного зажигания быть не может. Дизельное топливо испаряется, когда мелкие частицы тумана из топливных форсунок воспламеняются в горячем сжатом воздухе. Топливо также смазывает топливный насос форсунки. Цетановое число дизельного топлива характеризует склонность топлива к воспламенению. Стандарты США для дизельного топлива требуют минимального цетанового числа 40.Механическое отличие дизельного двигателя от бензинового заключается в том, что свечи зажигания заменены топливными форсунками.

Наливать бензин в бак для дизельного топлива и наоборот — не лучшая идея. Многие заправочные станции продают оба вида топлива. Сопло на бензонасосе больше, чем на дизельном топливном насосе. Отверстие под крышкой топливного бака на топливном баке дизельного топлива меньше, чем топливная форсунка для бензина, поэтому вы не можете заправить дизельный бак бензином. Однако форсунка для дизельного топлива будет заполнять топливный бак , поэтому покупатель будьте осторожны!

При разработке альтернативных видов топлива ученый / инженер в области топлива сначала переводит физические свойства, такие как летучесть и легкость воспламенения, в молекулярные свойства, такие как размер и форма молекул.Создание топлива становится управляемой задачей, поскольку молекулы в основном содержат атомы углерода, водорода и кислорода, за некоторыми исключениями.

Небольшие молекулы, содержащие десять или меньше атомов углерода, более летучие и делают бензин искровым топливом. Слово октан в «октановой шкале» — это химическое название восьмиуглеродной молекулы, которая содержится в бензине. Это хорошая репрезентативная молекула для бензина. Чистому изооктану присвоено октановое число 100, и оно использовалось для определения эмпирической октановой шкалы в 1930 году.

Дизельное топливо содержит молекулы с восемью или более атомами углерода и менее летучие, чем бензин. У них есть цетановое число, которое характеризует хорошие топлива с воспламенением от сжатия. Слово цетан в «цетановой шкале» — это название молекулы из 16 атомов углерода, которая представляет «хорошее» дизельное топливо. Молекулы с атомами углерода, расположенными в прямые цепи, имеют высокое цетановое число и являются лучшим топливом для двигателей с воспламенением от сжатия. Молекулы, в которых атомы углерода образуют кольца (бензол или толуол) или разветвленные цепи (например, изооктан), как правило, лучше подходят для искрового зажигания.

Сегодня нефтеперерабатывающие заводы используют перегруппировку молекул (каталитический риформинг) для получения от шести до восьми атомов углерода с разветвленной конфигурацией. Это увеличивает долю бензина, производимого на баррель сырой нефти, и бензин имеет более высокое октановое число, чем может быть получено простой перегонкой. Спецификации дизельного топлива легче достичь с помощью простых процессов нефтепереработки, поэтому для производства дизельного топлива требуется небольшой молекулярный дизайн. Дизельное топливо представляет собой смесь различных потоков нефтеперерабатывающих заводов, которые направляются в резервуар для смешивания и смешиваются для получения нужной летучести и цетанового числа, чтобы получилось «хорошее» дизельное топливо.

Двигатель внутреннего сгорания — энергетическое образование

Двигатели внутреннего сгорания (ДВС) являются наиболее распространенной формой тепловых двигателей, поскольку они используются в транспортных средствах, лодках, кораблях, самолетах и ​​поездах. Они названы так потому, что топливо воспламеняется для выполнения работы внутри двигателя. ^[1] В качестве выхлопных газов выбрасывается та же смесь топлива и воздуха. Это можно сделать с помощью поршня (так называемого поршневого двигателя) или турбины.

Закон идеального газа

Тепловые двигатели внутреннего сгорания работают по принципу закона идеального газа: [math] pV = nRT [/ math].Повышение температуры газа увеличивает давление, которое заставляет газ расширяться. ^[1] Двигатель внутреннего сгорания имеет камеру, в которую добавлено топливо, которое воспламеняется для повышения температуры газа.

Когда в систему добавляется тепло, это заставляет внутренний газ расширяться. В поршневом двигателе это заставляет поршень подниматься (см. Рисунок 2), а в газовой турбине горячий воздух нагнетается в камеру турбины, вращая турбину (рисунок 1). Присоединяя поршень или турбину к распределительному валу, двигатель может преобразовывать часть энергии, поступающей в систему, в полезную работу. ^[2] Для сжатия поршня в двигателе прерывистого внутреннего сгорания двигатель выпускает газ. Затем используется радиатор, чтобы система работала при постоянной температуре. Газовая турбина, которая использует непрерывное горение, просто выбрасывает свой газ непрерывно, а не по циклу.

Поршни и турбины

Двигатель, в котором используется поршень , называется двигателем прерывистого внутреннего сгорания , тогда как двигатель, в котором используется турбина , называется двигателем непрерывного внутреннего сгорания .Разница в механике очевидна из-за названий, но разница в использовании менее очевидна.

Поршневой двигатель чрезвычайно отзывчив по сравнению с турбиной, а также более экономичен при низкой мощности. Это делает их идеальными для использования в транспортных средствах, так как они также запускаются быстрее. И наоборот, турбина имеет превосходное отношение мощности к массе по сравнению с поршневым двигателем, а ее конструкция более надежна для продолжительной работы с высокой выходной мощностью. Турбина также работает лучше, чем поршневой двигатель без наддува, на больших высотах и ​​при низких температурах.Его легкий вес, надежность и возможность работы на большой высоте делают турбины предпочтительным двигателем для самолетов. Турбины также широко используются на электростанциях для выработки электроэнергии.

Двигатель четырехтактный

главная страница

Хотя существует множество типов двигателей внутреннего сгорания, четырехтактный поршневой двигатель (рис. 2) является одним из самых распространенных.Он используется в различных автомобилях (которые, в частности, используют бензин в качестве топлива), таких как автомобили, грузовики и некоторые мотоциклы. Четырехтактный двигатель обеспечивает один рабочий ход на каждые два цикла поршня. Справа есть анимация четырехтактного двигателя и дальнейшее объяснение процесса ниже.

1. Топливо впрыскивается в камеру.
2. Загорается топливо (в дизельном двигателе это происходит иначе, чем в бензиновом).
3. Этот огонь толкает поршень, что является полезным движением.
4. Отходы химикатов, по объему (или массе) это в основном водяной пар и углекислый газ. В результате неполного сгорания могут присутствовать такие загрязнители, как окись углерода.

Двухтактный двигатель

главная страница

Как следует из названия, системе требуется всего два движения поршня для выработки энергии. Основным отличительным фактором, который позволяет двухтактному двигателю работать только с двумя движениями поршня, является то, что выпуск и впуск газа происходят одновременно, ^[6] , как показано на Рисунке 3.Сам поршень используется в качестве клапана системы вместе с коленчатым валом для направления потока газов. Кроме того, из-за частого контакта с движущимися компонентами топливо смешивается с маслом для добавления смазки, что обеспечивает более плавный ход. В целом двухтактный двигатель содержит два процесса:

1. При добавлении топливовоздушной смеси поршень движется вверх (сжатие). Впускной канал открывается из-за положения поршня, и топливовоздушная смесь поступает в удерживающую камеру.Свеча зажигания воспламеняет сжатое топливо и начинает рабочий такт.
2. Нагретый газ оказывает высокое давление на поршень, поршень движется вниз (расширение), отходящее тепло отводится.

Роторный двигатель (Ванкеля)

главная

В двигателе этого типа имеется ротор (внутренний круг обозначен буквой «B» на рисунке 4), который заключен в корпус овальной формы.Он выполняет стандартные этапы четырехтактного цикла (впуск, сжатие, зажигание, выпуск), однако эти этапы выполняются 3 раза за один оборот ротора — создавая три такта мощности за один оборот .

Для дальнейшего чтения

Список литературы

1. ↑ ^{1.0 1.1} Р. Д. Найт, «Тепловые двигатели и холодильники» в журнале Физика для ученых и инженеров: стратегический подход, 3-е изд. Сан-Франциско, США: Pearson Addison-Wesley, 2008, гл.19, сек 2, с. 530
2. ↑ Р. А. Хинрихс и М. Кляйнбах, «Тепло и работа», в Энергия: ее использование и окружающая среда , 5-е изд. Торонто, Онтарио. Канада: Брукс / Коул, 2013, глава 4, стр.93-122
3. ↑ Wikimedia Commons [Online], доступно: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/4/4c/Jet_engine.svg
4. ↑ Wikimedia Commons [Online], доступно: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/d/dc/4StrokeEngine_Ortho_3D_Small.gif
5. ↑ «Файл: Двухтактный двигатель.gif — Wikimedia Commons «, Commons.wikimedia.org, 2018. [Online]. Доступно: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Two-Stroke_Engine.gif.[ Доступно: 17 мая 2018 г.].
6. ↑ С. Ву, Термодинамика и тепловые циклы. Нью-Йорк: Nova Science Publishers, 2007.
7. ↑ Wikimedia Commons [Online], доступно: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/f/fc/Wankel_Cycle_anim_en.gif

| by Starlight Generator

Как мы знаем, Cummins является крупнейшей в мире компанией по разработке, производству и продаже дизельных двигателей и двигателей, работающих на сжатом природном газе.Самая известная компания Cummins в Китае — DCEC Cummins и CCEC Cummins (совместное китайско-американское предприятие, основанное в октябре 1995 года и расположенное в городе Чингцин).

В этой статье мы в основном говорим о принципе работы дизельных двигателей CCEC Cummins.

ПРИМЕЧАНИЕ: От дизельного двигателя Chong Qing-Cummins можно ожидать надежного обслуживания, если рабочие процедуры основаны на четком понимании принципов работы двигателя. Каждая часть двигателя влияет на работу всех остальных рабочих частей и двигателя в целом.Дизельные двигатели Ching Qing-Cummins, рассматриваемые в данном руководстве, представляют собой четырехтактные, высокоскоростные, полностью дизельные двигатели.

Дизельные двигатели Chong Qing-Cummins (CCEC Cummins) отличаются от двигателей с искровым зажиганием по многим параметрам. Степень сжатия выше, заряд, попадающий в камеру сгорания во время такта впуска, состоит только из воздуха без топливной смеси. Форсунки Cummins получают топливо под низким давлением от топливного насоса и доставляют его в отдельные камеры сгорания в нужное время в равном количестве и в распыленном состоянии для сжигания.Возгорание топлива вызвано теплом сжатого воздуха в камере сгорания.

Легче понять функцию частей двигателя, если известно, что происходит в камере сгорания во время каждого из четырех ходов поршня цикла. Четыре хода и порядок, в котором они происходят: ход впуска, ход сжатия, ход мощности и ход выпуска.

Для правильного функционирования четырех тактов клапаны и форсунки должны действовать в прямом отношении к каждому из четырех ходов поршня.Впускные клапаны, выпускные клапаны и форсунки приводятся в действие распределительным валом, связаны толкателями или толкателями, толкателями, коромыслами и крейцкопфами клапанов. Распределительный вал приводится в действие шестерней коленчатого вала, поэтому вращение коленчатого вала направляет действие распределительного вала, который, в свою очередь, управляет последовательностью открытия и закрытия клапанов и синхронизацией впрыска (подача топлива).

Ход впуска

Во время такта впуска поршень движется вниз; впускные клапаны открыты, а выпускные клапаны закрыты.Движение поршня вниз позволяет воздуху из атмосферы попадать в цилиндр. В двигателях с турбонаддувом во впускном коллекторе создается давление, поскольку турбонагнетатель нагнетает больше воздуха в цилиндр через впускной коллектор. Впускной заряд состоит только из воздуха без топливной смеси.

Ход сжатия

В конце такта впуска впускные клапаны закрываются, и поршень начинает движение вверх на такте сжатия. Выпускные клапаны остаются закрытыми.

В конце такта сжатия воздух в камере сгорания был вынужден поршнем занимать меньшее пространство (в зависимости от модели двигателя и от одной четырнадцатой до одной шестнадцатой по объему), чем он занимал в начале такта.Таким образом, степени сжатия прямо пропорциональны количеству воздуха в камере сгорания до и после сжатия.

Сжатие воздуха в небольшом пространстве вызывает повышение температуры этого воздуха до точки, достаточной для воспламенения топлива.

Во время последней части такта сжатия и начальной части рабочего такта в камеру сгорания впрыскивается небольшой дозированный заряд топлива.

Почти сразу после впрыска топлива в камеру сгорания топливо воспламеняется имеющимся горячим сжатым воздухом.

Power Stroke

В начале рабочего хода поршень толкается вниз горящими и расширяющимися газами; как впускной, так и выпускной клапаны закрыты. По мере того, как добавляется и сгорает больше топлива, газы нагреваются и расширяются, заставляя поршень опускаться вниз и тем самым добавляя движущую силу к вращению коленчатого вала.

Ход выпуска

Во время такта выпуска впускные клапаны закрыты, выпускные клапаны открыты, а поршень движется вверх.

При перемещении поршня вверх сгоревшие газы выходят из камеры сгорания через открытые отверстия выпускного клапана в выпускной коллектор.

Правильная работа двигателя зависит от двух вещей: во-первых, сжатия для зажигания; и во-вторых, чтобы топливо измерялось и впрыскивалось в цилиндры в нужном количестве в нужное время.

Возможно, вам также понравится Бесшумный генератор Cummins

Принцип работы четырехтактного дизельного двигателя — Engihub

Все студенты инженерных специальностей, особенно машиностроители, прошли курс обучения «Дизельный двигатель».Эти люди могли бы лучше знать принцип работы дизельного двигателя, а также двигателя автомобиля.

Если у вас нет степени бакалавра в области машиностроения, вы все равно можете легко понять, как работает двигатель внутреннего сгорания. Вам просто нужно прочитать статью полностью.

Дизельный двигатель широко используется в автомобилестроении, автомобилестроении и автомобилестроении. Его также можно использовать в дизельных генераторах и на кораблях. В настоящее время сельскохозяйственный насос также работает от небольшого дизельного двигателя.

Если вы дизельный механик или хотите быть дизельным сервисным техником и механиком, этот пост для вас.

Вы также можете посмотреть и подписаться на наш канал YouTube с обучающими видео по инженерным наукам, нажав здесь https://goo.gl/4jeDFu

• Итак, как работает четырехтактный дизель

Я хотел бы поделиться подробностями очень просто, чтобы вы лучше понимали работу двигателя.

В дизельном двигателе в качестве топлива используется дизельное топливо, легкое и тяжелое масло. Это топливо воспламеняется при впрыске в цилиндр двигателя воздуха, сжатого до очень высокого давления.

Температура этого сжатого воздуха достаточно высока для воспламенения топлива. Следовательно, в дизельном двигателе не используется свеча зажигания.

Этот высокотемпературный сжатый воздух в виде очень тонкой струи впрыскивается с контролируемой скоростью. Таким образом, сгорание топлива происходит при постоянном давлении.

Топливная форсунка или топливный насос высокого давления, топливная форсунка используется для этой операции. Мощность создается за счет завершения рабочего хода.

• Рабочие ходы дизельного двигателя

В этом ходе поршень движется вниз от верхней мертвой точки к нижней мертвой точке. В результате открывается впускной клапан, и воздух втягивается в цилиндр.

После всасывания достаточного количества воздуха под давлением всасывающий клапан закрывается в конце хода.Выпускной клапан остается закрытым во время этого хода.

В этом ходе поршень перемещается вверх из нижней мертвой точки в верхнюю мертвую точку. Во время этого хода закрываются как впускной, так и выпускной клапаны.

Воздух, всасываемый в цилиндр во время такта всасывания, захватывается внутри цилиндра и сжимается из-за движения поршня вверх.

В дизельном двигателе используется очень высокая степень сжатия, в результате воздух, наконец, сжимается до очень высокого давления — до 40 кг / см², при этом давлении, и температура воздуха достигает 1000 ° по Цельсию, которого достаточно, чтобы зажечь топливо.

В этом такте топливо впрыскивается в горячий сжатый воздух, где оно начинает гореть при постоянном давлении. Когда поршень перемещается в верхнюю мертвую точку, подача топлива прекращается.

Следует сказать, что топливо впрыскивается в конце такта сжатия, а впрыск продолжается до точки отсечки, но на практике зажигание начинается до конца такта сжатия, чтобы позаботиться о метке зажигания. .

В этом такте впускной и выпускной клапаны остаются закрытыми.

Горячие газы (которые образуются из-за воспламенения топлива во время такта сжатия) и сжатый воздух теперь адиабатически расширяются в цилиндре, толкая поршень вниз, и, следовательно, работа выполняется.

В конце хода поршень наконец достигает нижней мертвой точки.

В этом ходе поршень снова движется вверх.Выпускной клапан открывается, а впускной и топливный клапаны закрываются. Большая часть сгоревших топливных газов улетучивается за счет собственного расширения.

Движение поршня вверх выталкивает оставшиеся газы через открытый выпускной клапан. В камере сгорания остается лишь небольшое количество выхлопных газов.

В конце такта выпуска выпускной клапан закрывается, и, таким образом, цикл завершается.

Так как при работе впускного и выпускного клапана возникает некоторое сопротивление, и часть сгоревших газов остается внутри цилиндра во время цикла, что приводит к насосным потерям.

Эти насосные потери рассматриваются как отрицательная работа и поэтому вычитаются из фактической работы, выполненной в течение цикла. Это даст нам сеть из цикла.

На самом деле, все эти удары выполняются с такой большой скоростью; вы не можете увидеть это шаг за шагом, но это происходит в каждом четырехтактном двигателе.

Помимо этой информации, вам предлагается прочитать что-нибудь еще ниже Engineering Books

Итак, здесь вы найдете лучшие инженерные ресурсы для получения более подробной информации

Чтобы получить более подробную информацию по теме, я также рекомендую прочитать

Если вам понравился пост, поделитесь им с друзьями, а также в социальных сетях.Нажмите на колокольчик, чтобы подписаться

Что такое четырехтактный дизельный двигатель

Дизельные двигатели могут иметь двухтактный или четырехтактный цикл. В четырехтактном дизельном двигателе поршень четыре раза проходит вдоль цилиндра. Тепловая инженерия

Дизельный цикл — Дизельный двигатель

В 1890-х годах немецкий изобретатель Рудольф Дизель запатентовал свое изобретение эффективного двигателя внутреннего сгорания с медленным горением и воспламенением от сжатия.Первоначальный цикл, предложенный Рудольфом Дизелем, представлял собой цикл постоянной температуры. Позже Дизель понял, что его первоначальный цикл не будет работать, и он принял цикл постоянного давления, известный как цикл Дизель .

Дизельный цикл — один из наиболее распространенных термодинамических циклов , который можно найти в автомобильных двигателях , а описывает работу типичного поршневого двигателя с воспламенением от сжатия. Дизельный двигатель по принципу действия аналогичен бензиновому.Наиболее важным отличием является то, что:

• В начале такта сжатия в цилиндре нет топлива, поэтому в дизельных двигателях не происходит самовоспламенения.
• В дизельном двигателе вместо искрового зажигания используется воспламенение от сжатия.
• Из-за высокой температуры, развивающейся во время адиабатического сжатия, топливо самовоспламеняется при впрыске. Поэтому свечи зажигания не нужны.
• Перед началом рабочего такта форсунки начинают впрыскивать топливо непосредственно в камеру сгорания, поэтому первая часть рабочего такта происходит приблизительно при постоянном давлении.
• Более высокая степень сжатия может быть достигнута в двигателях Diesel , чем в двигателях Otto

Поскольку принцип Карно гласит, что ни один двигатель не может быть более эффективным, чем реверсивный двигатель ( тепловой двигатель Карно ), работающий между теми же высокотемпературными и низкотемпературными резервуарами, дизельный двигатель должен иметь более низкий КПД, чем КПД Карно.Типичный дизельный автомобильный двигатель работает с тепловым КПД от 30% до 35% . Около 65-70% выбрасывается в виде отработанного тепла без преобразования в полезную работу, то есть работу, передаваемую на колеса. В целом, двигатели, использующие дизельный цикл, обычно более эффективны, чем двигатели, использующие цикл Отто. Дизельный двигатель имеет самый высокий тепловой КПД из всех применяемых двигателей внутреннего сгорания. Низкооборотные дизельные двигатели (используемые на судах) могут иметь тепловой КПД, превышающий 50% .Самый большой дизельный двигатель в мире — 51,7%.

Четырехтактный дизельный двигатель

Дизельные двигатели могут иметь двухтактный или четырехтактный цикл. Четырехтактный дизельный двигатель — это двигатель внутреннего сгорания (IC), в котором поршень совершает четыре отдельных хода при вращении коленчатого вала. Под ходом понимается полный ход поршня по цилиндру в любом направлении. Следовательно, каждый ход не соответствует отдельному термодинамическому процессу, приведенному в главе Дизельный цикл — Процессы.

Четырехтактный двигатель включает:

• такт впуска — Поршень перемещается из верхней мертвой точки (ВМТ) в нижнюю мертвую точку (НМТ), и цикл проходит точки 0 → 1. В этом ход впускной клапан открыт, в то время как поршень втягивает воздух (без топлива) в цилиндр, создавая вакуумное давление в цилиндре за счет его нисходящего движения.
• ход сжатия — Поршень перемещается из нижней мертвой точки (НМТ) в верхнюю мертвую точку (ВМТ), и цикл проходит точки 1 → 2. В этом такте и впускной, и выпускной клапаны закрыты, что приводит к адиабатическому сжатию воздуха (то есть без передачи тепла в окружающую среду или из нее). Во время этого сжатия объем уменьшается, давление и температура повышаются. В конце этого хода топливо впрыскивается и сгорает в сжатом горячем воздухе. В конце этого хода коленчатый вал совершил полный оборот на 360 градусов.
• рабочий ход — Поршень перемещается из верхней мертвой точки (ВМТ) в нижнюю мертвую точку (НМТ), и цикл проходит точки 2 → 3 → 4. В этом такте и впускной, и выпускной клапаны закрыты. В начале рабочего такта между 2 и 3 происходит почти изобарическое сгорание. В этом интервале давление остается постоянным, поскольку поршень опускается, а объем увеличивается. В точке 3 впрыск топлива и сгорание завершены, и в цилиндре содержится газ с более высокой температурой, чем в точке 2. Между 3 и 4 этот горячий газ расширяется снова приблизительно адиабатически. В этом такте поршень движется по направлению к коленчатому валу, объем увеличивается, и работа выполняется за счет газа на поршне.
• ход выпуска. Поршень перемещается из нижней мертвой точки (НМТ) в верхнюю мертвую точку (ВМТ), и цикл проходит точки 4 → 1 → 0. В этом ходе выпускной клапан открыт, в то время как поршень вытягивает отработавшие газы из камеры. . В конце этого хода коленчатый вал совершает второй полный оборот на 360 градусов.

Обратите внимание: в идеальном случае адиабатическое расширение должно продолжаться до тех пор, пока давление не упадет до давления окружающего воздуха.Это повысило бы тепловой КПД такого двигателя, но это также вызывает практические трудности с двигателем. Просто двигатель должен был быть намного больше.

Примеры степеней сжатия — бензин и дизельное топливо

• Степень сжатия в бензиновом двигателе обычно не будет намного выше 10: 1 из-за потенциальной детонации двигателя (самовоспламенения) и не ниже 6: 1 .
• Субару Импреза WRX с турбонаддувом имеет степень сжатия 8.0: 1 . Как правило, двигатели с турбонаддувом или наддувом уже имеют сжатый воздух на впуске воздуха, поэтому они обычно строятся с более низкой степенью сжатия.
• Стандартный двигатель Honda S2000 (F22C1) имеет степень сжатия 11,1: 1 .
• Некоторые атмосферные двигатели спортивных автомобилей могут иметь степень сжатия до 12,5: 1 (например, Ferrari 458 Italia).
• В 2012 году Mazda выпустила новые бензиновые двигатели под торговой маркой SkyActiv со степенью сжатия 14: 1 .Чтобы снизить риск детонации двигателя, остаточный газ уменьшается за счет использования выхлопных систем двигателя 4-2-1, реализации полости поршня и оптимизации впрыска топлива.
• Дизельные двигатели имеют степень сжатия, которая обычно превышает 14: 1, и степень сжатия более 22: 1 также является обычным явлением.

Ссылки: